Überqueren

Crossing Over ist einer der Schlüsselprozesse in der Genetik, der während der Meiose abläuft. Es spielt eine wichtige Rolle bei der Weitergabe genetischer Informationen von den Eltern an die Nachkommen und ist die Grundlage für die Bildung genetischer Vielfalt in einer Population.

Beim Crossing-over kommt es bei der Zellteilung zu einer Teilung der Chromosomen in zwei Hälften. Jede Hälfte eines Chromosoms besteht aus zwei DNA-Strängen, die als homolog bezeichnet werden. Homologe DNA-Stränge haben einen gemeinsamen Ursprung und enthalten identische Gensequenzen.

Beim Überkreuzen werden homologe Stränge gebrochen und dann in zufälliger Reihenfolge zusammengefügt. Dadurch wandern Gene, die sich normalerweise auf unterschiedlichen Chromosomen befinden, auf benachbarte Chromosomen. Somit ermöglicht Crossing Over die Schaffung neuer Genkombinationen und sorgt für genetische Vielfalt in der Population.

Obwohl Crossover eine wichtige Rolle bei der Generierung genetischer Vielfalt spielt, kann es auch zu genetischen Krankheiten und Mutationen führen. Daher ist das Verständnis der Mechanismen des Crossing-Over und seiner Folgen ein wichtiger Aspekt auf dem Gebiet der Genetik und Medizin.

Was ist also Crossover?

Kurz gesagt handelt es sich hierbei um einen gegenseitigen Austausch von Abschnitten zwischen benachbarten Chromosomen. An den Enden jedes Chromosoms befinden sich sogenannte „Endabschnitte“ – das sind kleine Strukturelemente, sogenannte Telomere. Damit sich eine Zelle normal teilen kann, ist die regelmäßige Entfernung der Endabschnitte notwendig. Als Ergebnis des natürlichen Prozesses der DNA-Strangterminierung (bei Säugetieren treten pro Tag mehrere tausend replizierte doppelsträngige Fragmente mit einer Länge von 20–30 Basenpaaren auf). Diese Endsequenzen werden verwendet, um die genaue Anzahl der Zellteilungen zu bestimmen. Darüber hinaus sind Telomere Schutzstrukturen, die den terminalen doppelsträngigen Teil des Chromosoms vor dem Abbau schützen. Bei Prokaryoten ist die Telomeraseaktivität schwach ausgeprägt. Wenn sich solche Zellen teilen, kann daher jede der Tochterzellen die gleiche Länge wie die Mutterzelle haben. Wenn mehr als ein mütterliches Chromosom vorhanden ist, werden die Telomerenden aller Chromosomen zerstört, mit Ausnahme des Telomerchromosoms („Mutterchromosoms“). Es ist Zeit für die nächste Teilung (Interkinese) und die Chromosomen werden mit Hilfe des Enzyms Telomerase um einen Abschnitt des Zellzentrums (der freundlicherweise von den umgebenden Zellen zur Verfügung gestellt wird) verlängert. Bei Eukaryoten nimmt leider mit jeder Zellteilung die Länge der Telomersequenzen ab, die die Größe der Zelle als Ganzes bestimmen. Während der Meiose – dem Prozess der Bestimmung der Geschlechtschromosomen der Nachkommen – erfolgt die endgültige Verarbeitung der Telomere am meiotischen Pol der Zelle (der sich nahe der Mitte des Zellkerns befindet). Spermatogonialzellen verlieren ihre Telomerin-abhängigen Regulierungsfunktionen vollständig und unterliegen einer molekularen Mutation. So erfolgt beim Menschen die Spermatogenese